DE10065108C2

DE10065108C2 - Winkelgetriebe mit Ringgehäuse

Info

Publication number: DE10065108C2
Application number: DE10065108A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Nett
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: JP2004517276A; US7010995B2; US20030121345A1; DE10065108A1; WO2002053942A1; JP3963836B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Winkelgetriebe mit einem Getriebe gehäuse mit einer ersten Achse A₁ für Lagerungsmittel und einer zweiten Achse A₂ für Lagerungsmittel, die radial zur ersten Achse A₁ ausgerichtet ist.

Winkelgetriebe sind im Bereich von Kraftfahrzeugen, Landma schinen und Werkzeugmaschinen vielfältig einsetzbar, um nur einige Anwendungsbeispiele zu nennen. Im Bereich der Kraft fahrzeugtechnik sind sie bei Fahrzeugen mit quer eingebautem Frontmotor erforderlich, die mit einem Allradantrieb ausge stattet sind. Solche Fahrzeugvarianten sind in der Regel von Grundmodellen hergeleitet, die nur Frontantrieb aufweisen. Hierbei schließt das Winkelgetriebe unmittelbar an ein Diffe rentialgetriebe der Vorderachse an, wobei eine feste Kopplung der Eingangswelle des Winkelgetriebes mit dem Differentialkorb des Differentialgetriebes vorgesehen ist. Hierbei ist die Ein gangswelle des Winkelgetriebes als Hohlwelle ausgebildet, durch die eine der Seitenwellen des Differentialgetriebes zum Vorderachsantrieb hindurchgeführt ist.

Der in dieser Weise zwischen dem Vorderachsdifferential und einer Antriebsgelenkwelle hinter bzw. unter dem Verbrennungs motor unterzubringende Winkeltrieb ist naturgemäß in seinem Bauraum stark eingeschränkt. Aufgrund zunehmender Verwendung von Dieselmotoren mit hohem Drehmoment erreichen bisher ver wendete Winkeltriebe ihre Leistungsgrenze, d. h. bei entspre chenden Testläufen mit maximalem Drehmoment werden die gefor derten Lebensdauern nicht mehr erreicht. Der Möglichkeit einer Vergrößerung des Winkelgetriebes steht der begrenzte Bauraum entgegen.

Aus der US 5,239,880 ist ein Winkelgetriebe mit einer Lei stungsverzweigung von einem Eingangsritzel auf zwei zueinander symmetrische und gegenläufige Tellerräder, die ihrerseits über ein Zwischenritzel gekoppelt sind, bekannt. Zwei unabhängige Nabenkörper für die Tellerräder sind über Deckelelemente mit einem Außenring verbunden.

Aufgrund der beschränkten Einbauverhältnisse ist es das Bestreben, Winkelgetriebe dieser Art möglichst kurzbauend und kompakt auszugestalten, wobei in Anpassung an die geforderte Drehmomentkapazität eine einfache Bestückung mit entsprechen den Rädersätzen möglich sein soll.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Gehäuse einen Gehäu segrundkörper umfaßt aus einem Außenring, der zwei sich gege nüberliegende senkrecht zur Achse A₁ liegende Ringflansche bildet, sowie einem Nabenkörper, der koaxial zum Außenring liegt und über zumindest eine radiale Speiche einstückig mit dem Außenring verbunden ist, der Nabenkörper bildet eine La gerstelle für eine Eingangswelle, das Gehäuse bildet einen am Außenring außen angesetzten Hülsenkörper, der Hülsenkörper bildet eine Lagerstelle für eine Ausgangswelle, daß auf der Eingangswelle ein Eingangstellerrad fest angeordnet ist und ein Gegentellerrad relativ drehbar zu diesem gelagert ist, daß die Ausgangswelle ein Ausgangszahnrad trägt, das mit Ein gangstellerrad und Gegentellerrad im Verzahnungseingriff ist, und daß auf zumindest einem Lagerzapfen, der radial zur Achse A₁ ausgerichtet ist, zumindest ein Zwischenzahnrad angeordnet ist, das mit dem Eingangstellerrad und dem Gegentellerrad im Verzahnungseingriff ist.

Das Gehäuse kann hierbei mit entsprechenden einfachen Ringdec keln verschlossen werden, bzw. auf einer Seite gegebenenfalls unmittelbar mit dem offenen Gehäusering an ein Differentialge triebe angeschraubt werden.

Hiermit wird ein Winkelgetriebe mit einer Leistungsverzweigung geschaffen, das die Anzahl der Zahneingriffe durch die Verwen dung von zumindest einem Zwischenzahnrad und einem dem Ein gangstellerrad entsprechenden Gegentellerrad am Ausgangszahn rad verdoppelt und am Eingangstellerrad zumindest verdoppelt, so daß die Zahnkräfte bei vorgegebenem Drehmoment wesentlich reduziert, nämlich am Ausgangszahnrad halbiert und am Ein gangstellerrad zumindest halbiert werden und die Lebensdauer hierdurch außerordentlich gesteigert werden kann.

Wenn in bevorzugter Ausgestaltung zwei Zwischenräder mit ihren Lagerzapfenachsen A3, A₄ und die Achse A₂ der Ausgangswelle gleiche Teilungswinkel bilden, können in den entstehenden Freiräumen anstelle einer einzigen radialen Speiche zwischen Ringkörper und Nabenkörper des Gehäuses drei radiale Speichen verwendet werden.

Die Lagerung des Gegentellerrades auf der Eingangswelle kann so vorgenommen werden, daß die Zahnkräfte an Eingangstellerrad und Gegentellerrad als innere Kräfte innerhalb der Eingangs welle aufgefangen werden.

Die Gehäusedeckel können frei von Lagerkräften gehalten wer den, bzw. es kann eine unmittelbare Verbindung des Ringehäuses mit anderen Baugruppen erfolgen.

Die Eingangswelle kann im wesentlichen auf die Länge des ring förmigen Gehäuseteils begrenzt werden, wobei dann eine Anpas sung an spezielle Einbauverhältnisse durch Einstecken einer Steckhülse in die Eingangswelle erfolgen kann. Ebenso ist die Verwendung von Deckeln mit Flanschhülsen verschiedener Länge zur Anpassung an spezielle Einbauverhältnisse möglich. Das Grundmodul des Gehäuses mit Außenring und Nabenkörper und ge gebenenfalls auch die Räderbestückung können für die verschie densten Einsatzfälle gleich sein. Das erfindungsgemäße Winkel getriebe bildet somit ein modulartig aufgebautes Konstrukti onselement, das bei gleicher Grundgestalt einfach an verschie dene Anwendungsfälle angepaßt werden kann. Hierbei kann immer der gleiche Gehäusegrundkörper und gegebenenfalls gleiche Zahnradbestückungen verwendet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben. Hierin zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe im Schritt durch die Eingangswelle und die Ausgangswelle;

Fig. 2 das Getriebe nach Fig. 1 im Schnitt senkrecht zur Eingangswelle durch die Ausgangswelle.

Die Fig. 1 und 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein Gehäuse 51 eines Winkelgetriebes ist mit einer Flanschhül se 52 verschraubt, die einen Anschraubflansch 53 mit einer er sten Achse A₁ aufweist, mit dem das Winkelgetriebe z. B. an ei nem Differentialgetriebe angeflanscht werden kann, sowie mit einem Deckel 54 gegenüberliegend zum Flansch 53. Am Getriebe gehäuse 51 ist ein Gehäusestutzen 55 angeformt, dessen Achse A₂ radial zur Achse A₁ ausgerichtet ist. Im ringförmigen Getriebe gehäuse 51 ist eine Nabe 87 über eine einzelne radiale Speiche 88 koaxial zur Achse A₁ gehalten. In dieser Nabe 87 ist eine Eingangswelle 56 mit der Achse A₁ über ein Radiallager 57 gela gert. Die Eingangswelle 56 trägt auf einer Seite der Lager stelle ein Eingangstellerrad 59, das auf einer Sitzfläche 61 der Eingangswelle sitzt und sich an einem Bund 62 axial ab stützt, mit dem es verschweißt ist. Symmetrisch zum Ein gangstellerrad 59 liegt auf der anderen Seite der Lagerstelle ein Gegentellerrad 60 gleicher Verzahnungsform und gleicher Größe. Das Gegentellerrad 60 ist über ein Radiallager 63 frei drehbar auf der Eingangswelle 56 gelagert und stützt sich über ein Axiallager 64, eine Scheibe 65 und einen Sicherungsring 66 auf der Eingangswelle ab. Eingangstellerrad 59 und Gegentel lerrad 60 sind als Kronräder ausgebildet. Beide kämmen mit ei nem Ausgangszahnrad 67, das einstückig an einem Ausgangswel lenzapfen 68 ausgebildet ist. Dieses Ausgangszahnrad 67 ist als gerades Stirnrad ausgeführt. Der Ausgangswellenzapfen 68 ist über ein Kugellager 69 in dem Hülsenansatz 55 gelagert. Ebenso wie das Ausgangszahnrad 67 mit Eingangstellerrad 59 und Gegentellerrad 60 im Eingriff sind, gilt dies für zwei Zwischenzahnräder 71, 72, die ebenfalls zur ersten Achse A₁ radial ausgerichtete Achsen A₃, A₄ haben, die in der gleichen Ebene liegen, wie die zweite Achse A₂. Die Zwischenzahnräder 71, 72 laufen auf Drehzapfen 73, 74, die radial außen im Gehäuse 51 und radial innen in der Nabe 87 gelagert sind. Die Drehzapfen sind durch Sicherungsringe 95, 96 gesichert und durch O-Ringe 97, 98 abgedichtet. Die Zwischenzahnräder 71, 72 sind auf Nadellagern 89, 90 gelagert. Die Eingangswelle 56 ist mit einer Steckhülse 99 über eine Wellenverzahnung 100 verbun den. Die Eingangswelle 56 mit der Steckhülse 99 ist als Hohl welle ausgebildet und wird von einer Durchgangswelle 85 durch setzt. Die Eingangswelle ist über eine Dichtung 83 gegenüber dem Deckel 54 abgedichtet, die Durchgangswelle 85 mittels ei ner Dichtung 86 gegenüber der Eingangswelle 56. Auf dem Ende der Ausgangswelle 68 ist ein Anschlußflansch 78 mittels einer Scheibe 80 und einer Schraube 81 befestigt. Wellenzapfen 68 und Anschlußflansch 78 sind über eine Wellenverzahnung 79 drehgesichert. Weiterhin ist die Ausgangswelle 68 über eine Dichtung 84 gegenüber dem Deckel 54 abgedichtet. Das über die Eingangswelle 56 eingeleitete Drehmoment verteilt sich über die Zwischenzahnräder 71, 72 auf die beiden Tellerräder 59, 60 vollkommen gleichmäßig. Die Zahnkräfte an den Tellerrädern 59, 60 bleiben als innere Kräfte innerhalb der Eingangswelle ge fangen und halten das ringförmige Gehäuse 51 völlig frei von axialer Belastung in Richtung der Achse A₁. Die axial schwim mend gelagerte Eingangswelle 56 ist weiterhin durch die symme trische Anordnung der Zahnräder 67, 71, 72 zentriert gehalten, so daß auch keine Radialkräfte nennenswerter Art von der Ein gangswelle 56 auf das Gehäuse 51 gelangen. Das Ausgangszahnrad 67 ist zwischen den Tellerrädern 59, 60 zentriert, so daß auf den Wellenzapfen 68 keine Biegekräfte kommen. Durch die Zahn form (gradverzahntes Ritzel) und den doppelten Zahneingriff mit den Tellerrädern 59, 60 werden keine Axialkräfte in Rich tung der Achse A₂ auf das Ausgangszahnrad 67 und auf das Lager 69 des Ausgangswellenzapfens 68 ausgeübt.

Bezugszeichenliste

51

Gehäuse

52

Flanschhülse

53

Flansch

54

Deckel

55

Stutzen

56

Eingangswelle

57

Lager

58

-

59

Eingangstellerrad

60

Gegentellerrad

61

Sitz

62

Bund

63

Radiallager

64

Axiallager

65

Scheibe

66

Sicherungsring

67

Ausgangsrad

68

Wellenzapfen

69

Lager

78

Anschlußflansch

79

Verzahnung

80

Scheibe

81

Schraube

82

-

83

Dichtung

84

Dichtung

85

Durchgangswelle

86

Dichtung

87

Nabe

88

Speiche

89

Nadellager

90

Nadellager

91

Bohrung

92

Bohrung

93

Ansenkung

94

Ansenkung

95

Sicherungsring

96

Sicherungsring

97

O-Ring

98

O-Ring

99

Steckhülse

100

Verzahnung

101

Ringkörper

102

Zwischenhülse

Claims

1. Winkelgetriebe mit einem Getriebegehäuse (51) mit einer ersten Achse A₁ für Lagerungsmittel und einer zweiten Ach se A₂ für Lagerungsmittel, die radial zur ersten Achse A₁ ausgerichtet ist,
das Getriebegehäuse (51) umfaßt einen Gehäusegrundkörper aus einem Außenring (101), der zwei sich gegenüberliegende senkrecht zur Achse A₁ liegende Ringflansche bildet, sowie einem Nabenkörper (87), der koaxial zum Außenring (101) liegt und über zumindest eine radiale Speiche (88) ein stückig mit dem Außenring (101) verbunden ist,
der Nabenkörper (87) bildet eine Lagerstelle für eine Ein gangswelle (56),
das Gehäuse (51) bildet einen am Außenring (101) außen an gesetzten Hülsenkörper (55),
der Hülsenkörper (55) bildet eine Lagerstelle für eine Ausgangswelle (68),
auf der Eingangswelle (56) ist ein Eingangstellerrad (59) fest angeordnet und ein Gegentellerrad (60) relativ dreh bar zu diesem gelagert,
die Ausgangswelle (68) trägt ein Ausgangszahnrad (67), das mit Eingangstellerrad (59) und Gegentellerrad (60) im Ver zahnungseingriff ist, und
auf zumindest einem Lagerzapfen (73, 74), der radial zur Achse A₁ ausgerichtet ist, ist zumindest ein Zwischenzahn rad (71, 72) angeordnet, das mit dem Eingangstellerrad (59) und dem Gegentellerrad (60) im Verzahnungseingriff ist.

2. Winkelgetriebe nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere zwei weitere Lagerzapfen (73, 74) im Gehäuse (51) angeordnet sind, die Zwischenzahnräder (71, 72) tragen und die mit ihren Achsen A₃, A₄ und mit der zweiten Achse A₂ untereinander gleiche Teilungswinkel bilden.

3. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangstellerrad (59) und das Gegentellerrad (60) Kronradverzahnungen tragen und daß das Ausgangszahnrad (67) und die Zwischenzahnräder (71, 72) gradverzahnte oder schrägverzahnte Zylinderritzel sind.

4. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere zwei oder drei radiale Speichen (88) in gleichmäßiger Winkelteilung zwischen dem Außenring (101) und dem Nabenkörper (87) vorgesehen sind.